Растровый электронный микроскоп (РЭМ) или сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) — прибор класса электронный микроскоп, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким пространственным разрешением, также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом.
Герд Карл Би́нниг — немецкий физик, в 1986 году совместно с Генрихом Рорером получил Нобелевскую премию по физике за изобретение сканирующего туннельного микроскопа. Разработки Биннига расширили возможности нанотехнологий, позволив не только визуализировать отдельные атомы, но и манипулировать ими.
Электро́нный микроско́п (ЭМ) — прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока, пучка электронов с энергиями 200 эВ — 400 кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ).
Особенность-ориентированное сканирование — способ прецизионного измерения рельефа поверхности на сканирующем зондовом микроскопе, при котором особенности (объекты) поверхности служат в качестве опорных точек для привязки зонда микроскопа. В ходе ООС, переходя от одной особенности поверхности к расположенной по соседству другой особенности поверхности, производится измерение относительного расстояния между особенностями, а также измерения рельефов окрестностей этих особенностей. Описанный подход позволяет просканировать заданную область на поверхности по частям, после чего восстановить целое изображение из полученных фрагментов. Кроме указанного допустимо использование другого названия метода – объектно-ориентированное сканирование.
Особенность-ориентированное позиционирование — способ прецизионного перемещения зонда сканирующего микроскопа по исследуемой поверхности, при котором особенности (объекты) поверхности используются в качестве опорных точек для привязки зонда микроскопа. ООП представляет собой упрощённую разновидность особенность-ориентированного сканирования (ООС), когда вместо получения топографического изображения некоторой поверхности выполняется только перемещение зонда по особенностям этой поверхности. Перемещение осуществляется из начальной точки A поверхности в конечную точку B вдоль некоторого маршрута, проходящего через промежуточные особенности поверхности. Кроме указанного допустимо использование другого названия метода — объектно-ориентированное позиционирование.
Ге́нрих Ро́рер — швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1986 г.
Атомно-силовой микроскоп — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Нужен для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
Микроскопия (МКС) — изучение объектов с использованием микроскопа. Подразделяется на несколько видов: оптическая микроскопия, электронная микроскопия, многофотонная микроскопия, рентгеновская микроскопия, рентгеновская лазерная микроскопия и предназначается для наблюдения и регистрации увеличенных изображений образца.
Ближнепольная оптическая микроскопия (БОМ) — оптическая микроскопия, обеспечивающая разрешение лучшее, чем у обычного оптического микроскопа. Повышение разрешения БОМа достигается детектированием рассеяния света от изучаемого объекта на расстояниях меньших, чем длина волны света. В случае, если зонд (детектор) микроскопа ближнего поля снабжен устройством пространственного сканирования, то такой прибор называют сканирующим оптическим микроскопом ближнего поля. Такой микроскоп позволяет получать растровые изображения поверхностей и объектов с разрешением ниже дифракционного предела.
Сканирующие зондовые микроскопы — класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году. За это изобретение были удостоены Нобелевской премии по физике в 1986 году, которая была разделена между ними и изобретателем просвечивающего электронного микроскопа Э. Руска. Отличительной особенностью СЗМ является наличие:
- зонда,
- системы перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам,
- регистрирующей системы.
Магнитно-силовая микроскопия (МСМ) — разновидность атомно-силовой микроскопии, при которой острая намагниченная игла сканирует магнитный образец; магнитные взаимодействия зонд-образец обнаруживаются и используются для восстановления магнитной структуры поверхности образца. С помощью МСМ измеряются многие виды магнитных взаимодействий, в том числе магнитное диполь-дипольное взаимодействие. МСМ-сканирование часто использует бесконтактный режим атомно-силового микроскопа (АФМ).
НПП Центр перспективных технологий — российское предприятие, работающее в области нанотехнологий. Основная уставная деятельность — разработка и создание приборов и методов сканирующей зондовой микроскопии.
История создания и совершенствования конструкции микроскопа охватывает более 400 лет и включает следующие основные этапы:
- 1590 — голландские изготовители очков Ханс Янсен и его сын Захарий Янсен, по свидетельству своих современников Пьера Бореля и Вильгельма Бориля, изобрели составной оптический микроскоп.
- 1609 — Галилео Галилей изобретает составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами.
- 1612 — Галилей представляет оккиолино польскому королю Сигизмунду Третьему.
- 1619 — Корнелиус Дреббель презентует в Лондоне составной микроскоп с двумя выпуклыми линзами.
- 1622 — Дреббель показывает своё изобретение в Риме.
- 1624 — Галилей показывает свою оккиолино принцу Федерику, основателю Национальной академии деи Линчеи.
- 1625 — Джованни Фабер, друг Галилея из Академии рысеглазых, предлагает для нового изобретения термин микроскоп по аналогии со словом телескоп.
- 1664 — Роберт Гук публикует свой труд «Микрография», собрание биологических гравюр микромира, где вводит термин клетка для структур, которые им были обнаружены в пробковой коре. Книга, вышедшая в сентябре 1664, оказала значительное влияние на популяризацию микроскопии, в основном из-за своих впечатляющих иллюстраций.
Просвечивающий растровый электронный микроскоп — вид просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Как и в любой просвечивающей схеме освещения электроны проходят через весьма тонкий образец. Однако в отличие от традиционной ПЭМ в ПРЭМ электронный пучок фокусируется в точку, которой проводят растровое сканирование.
Нанометрология — раздел метрологии, включающий разработку теории, методов и инструментов для измерения параметров объектов, линейные размеры которых находятся в нанодиапазоне, то есть от 1 до 100 нанометров.
NT-MDT — группа компаний, специализирующаяся в разработке и производстве научного оборудования для нанотехнологических исследований, в частности сканирующих зондовых микроскопов.
Келвин Форрест Куэйт — американский физик, член Национальной академии наук США (1975). В 1973 году участвовал в разработке сканирующего акустического микроскопа, в 1981 году участвовал в разработке атомно-силового микроскопа.
Сканирующая туннельная спектроскопия — совокупность методов сканирующей туннельной микроскопии, позволяющих получать информацию о локальной электронной структуре исследуемой поверхности путём варьирования напряжения между иглой и образцом.
Режимы измерений на СТМ — в сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) есть пять основных варьируемых параметров. Это горизонтальные координаты x и y, высота z, напряжение смещения V и туннельный ток I. В зависимости от того, как эти параметры варьируются, выделяют три основных режима измерений на СТМ: 1) режим постоянного тока, в котором I и V поддерживаются постоянными, x и y меняются в ходе сканирования иглы, а z измеряется; 2) режим постоянной высоты, в котором z и V поддерживаются постоянными, x и y меняются в ходе сканирования, а I измеряется; 3) сканирующая туннельная спектроскопия (СТС), являющаяся целым набором режимов, в которых варьируется V.
Квантовый мираж — возникновение проекции электронной структуры, окружающей находящийся на проводящей поверхности атом, размещённый внутри квантового загона. Эффект является следствием когерентного отражения парциальных волн электронов, рассеянных реальным атомом, в результате которого на некотором расстоянии от атома возникает спектральный образ. Квантовый загон играет роль резонатора, а двумерные электронные состояния на поверхности металла образуют проекционную среду. В 2000 году квантовый мираж впервые наблюдался в экспериментах Гари Манохарана, Кристофера Луца и Дональда Эйглера в IBM Almaden Research Center.
